JP2009519779A - System and method for analyzing cardiovascular pressure measurements made in the human body - Google Patents
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Abstract
1つ以上の埋め込み圧力センサ104と、1つ以上のセンサと無線通信する埋め込み通信装置102と、通信装置102から受信された未較正圧力データを較正するために、リアルタイム気圧データを使用するように構成された外部処理ユニット106とを有する心臓血管圧力データ分析システム110。外部処理ユニット106は、携帯用であってもよ
く、遠隔データベースに較正された圧力データを転送するために遠隔データベース108と通信し、及び/又は通信装置に再プログラミング情報を提供することが可能である。One or more embedded pressure sensors 104, an embedded communication device 102 in wireless communication with the one or more sensors, and to use real-time barometric pressure data to calibrate uncalibrated pressure data received from the communication device 102 A cardiovascular pressure data analysis system 110 having an external processing unit 106 configured. The external processing unit 106 may be portable and may communicate with the remote database 108 to transfer calibrated pressure data to the remote database and / or provide reprogramming information to the communication device. is there.
Description
本発明は、血圧や他の生理的パラメータを測定するために、人体内に埋め込まれる医療装置に関する。より具体的には、本発明は、外部処理装置への生理的パラメータデータの無線通信に関する。 The present invention relates to a medical device that is implanted in the human body to measure blood pressure and other physiological parameters. More specifically, the present invention relates to wireless communication of physiological parameter data to an external processing device.
1つ以上の生理的パラメータを監視するため、及び/又は治療機能を実施するために患者の体内に埋め込まれる医療装置が知られている。例えば、センサ又はトランスデューサは、温度、血圧、ひずみ、流量、姿勢、呼吸、化学的特性、電気的特性、磁気的特性等の種々の特性を監視するために体内に設置できる。その上、心臓ペーシング、除細動、電気刺激等のような1つ以上の治療機能を実行する医療装置をも埋め込むことがある。 Medical devices are known that are implanted in a patient's body to monitor one or more physiological parameters and / or to perform a therapeutic function. For example, sensors or transducers can be placed in the body to monitor various properties such as temperature, blood pressure, strain, flow rate, posture, respiration, chemical properties, electrical properties, magnetic properties, and the like. In addition, medical devices that perform one or more therapeutic functions such as cardiac pacing, defibrillation, electrical stimulation, and the like may be implanted.
多くの場合、埋め込み医療装置は、例えば、埋め込み医療装置と外部プログラマとの間でデータを通信するために、及び/又は埋め込み医療装置を活動化するため又は制御するために、外部コントローラ又はプログラマと通信するように設定又は構成される。概して、埋め込み医療装置は、高周波(RF)通信リンクのような無線通信リンク、又は他の許容可能な技術を介して外部プログラマと通信する。 In many cases, the implantable medical device is, for example, with an external controller or programmer to communicate data between the implantable medical device and an external programmer and / or to activate or control the implantable medical device. Set or configured to communicate. In general, an implantable medical device communicates with an external programmer via a wireless communication link, such as a radio frequency (RF) communication link, or other acceptable technology.
上述のように、埋め込み医療装置は、体内の多数の異なるパラメータを測定又は感知するように設定される。特に重要な1つのパラメータは血圧である。しかしながら、解剖学的構造内の深部で圧力を測定する埋め込み型バイオセンサは概して、直近の解剖学的環境に関連する絶対圧力を通信することしかできない。これらの装置は、体の外部の周囲圧力から離れて閉じ込められ、かつ密封されるので、ゲージ圧力を通信できない。 As described above, implantable medical devices are configured to measure or sense a number of different parameters within the body. One particularly important parameter is blood pressure. However, implantable biosensors that measure pressure deep within an anatomical structure generally can only communicate absolute pressures associated with the immediate anatomical environment. Since these devices are confined and sealed away from ambient pressure outside the body, they cannot communicate gauge pressure.
絶対圧力をゲージ圧力に変換する1つの方法は、埋め込み医療装置によって行われた絶対測定を、プログラマのような外部装置内で体外で行われた大気圧の測定と比較することである。米国特許出願第10/943626号「SYSTEMS AND METHODS FOR DERIVING RELATIVE PHYSIOLOGIC MEASUREMENTS」、米国特許出願第10/943627号「SYSTEMS AND METHODS FOR DERIVING RELATIVE PHYSIOLOGIC MEASUREMENTS USING A BACKEND COMPUTING SYSTEM」、米国特許出願第10/943269号「SYSTEM AND METHOD FOR DERIVING RELATIVE PHYSIOLOGIC MEASUREMENTS USING AN EXTERNAL COMPUTING DEVICE」、米国特許出願第10/943271号「SYSTEMS AND METHODS FOR DERIVING RELATIVE PHYSIOLOGIC MEASUREMENTS USING AN IMPLANTED SENSOR DEVICE」は、埋め込み医療装置の絶対圧力読み取りを、ゲージ読み取りに外部装置で変換する方法と装置を各々が開示し、かつその全体があらゆる目的で参照によって本明細書に組み込まれる。 One way to convert absolute pressure to gauge pressure is to compare absolute measurements made by an implantable medical device with measurements of atmospheric pressure made outside the body in an external device such as a programmer. US Patent Application No. 10/934626 "SYSTEMS AND METHODS FOR DERIVING RELATIVE PHYSIOLOGIC MEASUREMENT 69 USENG TECH NITEG TEN GIN TEN MING TEN GIN TEN GIN TEN GIN TEN GIN TECHN No. "SYSTEM AND METHOD FOR DERIVING RELATIVE PHYSIOLOGIC MEASUREMENTS USING AN EXTERNAL COMPUTING DEVICE", US Patent Application No. 10/942711 "S "STEMS AND METHODS FOR DERIVING RELATIVE PHYSIOLOGIC MEASUREMENTS USING AN IMPLANTED SENSOR DEVICE" each discloses a method and apparatus for converting absolute pressure readings of implantable medical devices to gauge readings by external devices. Is incorporated herein by reference.
しかしながら、個別の埋め込み医療装置は、理想値と異なる直線性、利得、オフセット因子を有することがあり、又、同様にそれらはセンサによっても異なることがあり、それにより圧力データに誤差を引き起こすので、例えば人体内の血圧を読み取るために埋め込まれたタイプのセンサは、実際の絶対圧力から変化したものを読み取った未加工データを提供することがる。これらの潜在的誤差を補償するために、センサは、較正される必要がある。埋め込み医療装置においてセンサ情報を較正することが知られている。較正目的で埋め込み医療装置を使用することは、別の難問、とりわけ所望の精度と正確さを得るために、埋め込み医療装置内に適切な計算能力を与え、かつかかる計算を長期にわたり行うために必要とされる付加電力を与えるという難問である。 However, individual implantable medical devices may have different linearities, gains, offset factors from ideal values, and they may also vary from sensor to sensor, thereby causing errors in pressure data, For example, a sensor of the type that is embedded to read blood pressure in the human body may provide raw data that reads a change from the actual absolute pressure. In order to compensate for these potential errors, the sensor needs to be calibrated. It is known to calibrate sensor information in implantable medical devices. Using an implantable medical device for calibration purposes is another challenge, especially necessary to provide adequate computing power within the implantable medical device to achieve the desired accuracy and accuracy and to perform such calculations over time. It is a difficult problem to give additional power.
それ故に、埋め込み医療装置の電力消費を増加させずに、周囲又は他の環境条件、及び個々のセンサによって導入される固有の誤差に基づき、圧力、温度、その他のような測定生理的パラメータを較正するシステム、方法及び/又は装置の必要性が存在する。 Therefore, calibrate measured physiological parameters such as pressure, temperature, etc. based on ambient or other environmental conditions and inherent errors introduced by individual sensors without increasing the power consumption of the implantable medical device There is a need for a system, method and / or apparatus to do so.
本発明は、人体内で心臓血管圧力データを分析するシステムを対象とする。システムは、圧力データを測定するために人体に埋め込まれたセンサと、センサから圧力データを未較正形状で受信するようにセンサと無線で通信できる埋め込み通信装置と、通信装置から無線通信を介して未較正圧力データを受信し、圧力データを較正する外部処理装置とを含む。外部処理装置は、相対圧力データを発生させるために外部処理装置によって使用されるリアルタイム気圧データを提供する、気圧センサを含む。 The present invention is directed to a system for analyzing cardiovascular pressure data in a human body. The system includes a sensor embedded in a human body to measure pressure data, an embedded communication device capable of wirelessly communicating with the sensor to receive pressure data from the sensor in an uncalibrated shape, and wireless communication from the communication device An external processing device that receives uncalibrated pressure data and calibrates the pressure data. The external processing device includes a barometric sensor that provides real-time barometric data used by the external processing device to generate relative pressure data.
本発明は、人体内の診断情報を収集する埋め込みセンサ手段を含む人体内の血圧に対応する血圧データを分析するシステムも対象とする。システムは、診断情報を伝達する通信手段と、診断情報を自動的に受信して較正する外部処理装置とを更に含む。 The present invention is also directed to a system for analyzing blood pressure data corresponding to blood pressure in the human body, including an embedded sensor means for collecting diagnostic information in the human body. The system further includes communication means for communicating diagnostic information and an external processing device that automatically receives and calibrates the diagnostic information.
本発明は、人体内の圧力データを分析する方法を更に対象とする。本方法は、体内から圧力データを集める埋め込み圧力センサを使用することを含む。一旦圧力がセンサによって集められると、埋め込み通信装置に伝達され、かつその後に外部処理装置に伝達され、外部処理装置は、センサの固有特性を補償することによって圧力データを較正する。 The present invention is further directed to a method for analyzing pressure data in a human body. The method includes using an implantable pressure sensor that collects pressure data from the body. Once pressure is collected by the sensor, it is communicated to the embedded communication device and then to the external processing device, which calibrates the pressure data by compensating for the inherent characteristics of the sensor.
複数の実施形態が、開示されているが、本発明の他の実施形態が、本発明の例示的な実施形態を示し、記載する以下の詳細な説明から、当業者に明らかになるであろう。従って、図面や詳細な説明は、例示的な性質であると見なされるべきであり、制限的と見なされるべきでない。 While multiple embodiments are disclosed, other embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art from the following detailed description, which illustrates and describes exemplary embodiments of the invention. . Accordingly, the drawings and detailed description are to be regarded as illustrative in nature and not as restrictive.
図1は、本発明の1つの代表的な実施形態による、ヒト患者内で生理的パラメータを測定し、人的介入により、又は介入なしにヒト患者の外側に測定データを転送し、かつヒト患者の外部の測定データを較正する埋め込み医療装置を使用するシステムを示す。 FIG. 1 illustrates measuring physiological parameters within a human patient, transferring measurement data outside the human patient with or without human intervention, and human patient according to one exemplary embodiment of the present invention. 1 shows a system using an implantable medical device that calibrates external measurement data.
図2は、図1に示したシステムの一部としてヒト患者内に埋め込まれた通信装置のブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram of a communication device implanted in a human patient as part of the system shown in FIG.
図3はヒト患者内に埋め込まれ、かつ図2の通信装置と通信するように構成された生理的センサのブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram of a physiological sensor implanted in a human patient and configured to communicate with the communication device of FIG.
図4は、図1のヒト患者により1つ以上の埋め込み医療装置と通信するように構成された外部処理装置のブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram of an external processing device configured to communicate with one or more implantable medical devices by the human patient of FIG.
図5は、図1のヒト患者内で生理的データを測定及び記憶するプロセスの機能ブロック図である。 FIG. 5 is a functional block diagram of a process for measuring and storing physiological data within the human patient of FIG.
図6は、較正と分析のためにヒト患者から図6に示した生理的データ測定を転送するプロセスの機能ブロック図である。 FIG. 6 is a functional block diagram of a process for transferring the physiological data measurements shown in FIG. 6 from a human patient for calibration and analysis.
本発明は、種々の修正や代替的形状が可能であるが、具体的な実施形態は、図面中で例として示され、かつ以下に詳細に記載する。しかしながら、意図は、記載された特定の実施形態に本発明を限定することではない。それどころか、本発明は、添付の請求項によって定義されるような本発明の範囲内にある全ての修正、均等物、代替物をカバーすることが意図される。 While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments are shown by way of example in the drawings and are described in detail below. However, the intention is not to limit the invention to the particular embodiments described. On the contrary, the invention is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the scope of the invention as defined by the appended claims.
図1は、本発明の1つの代表的な実施形態による、ヒト患者100内で生理的パラメータデータを測定し、かつ測定データを正確に較正するシステム110を示す。システム110は、少なくとも1つの通信装置102と、ヒト患者100内に埋め込まれた少なくとも1つの生理的センサ104と、外部処理装置106と、遠隔データベース108とを含む。通信リンク112、114、116は、システム110の種々の部品間で情報を転送する能力を提供する。
FIG. 1 illustrates a
通信装置102は、ヒト患者100内で収集されたセンサデータを外部処理装置106に伝達するために外部処理装置106と無線通信可能ないかなるタイプの埋め込み型医療装置であってもよい。例えば、通信装置102は、ヒト患者の体から生理的パラメータ測定を得て、かつ患者に治療を提供するように設定されたパルス発生器であってもよい。通信装置102を含むパルス発生器のタイプの例は、ペースメーカ、埋め込み型除細動器、心臓再同期装置、両心室ペーサ、心室補助血液ポンプ、薬剤送達ポンプ、薬剤注入装置、神経刺激装置である。他の許容可能なパルス発生器も使用できるので、このリストは、非限定的であることが意図される。1つの代表的な実施形態において、通信装置102は、ペースメーカ又は埋め込み型除細動器である。あるいは、通信装置102は、治療機能を設けないものでもよい。例えば、通信装置102は、ヒト患者100の体内及び/又は体外に配置する他の装置との通信のために専ら設けられた装置でもよい。他の許容可能な通信装置は、他の非治療機能を実行できる。例として、通信装置102は、生理的パラメータデータを測定できる。
The
示した実施形態における生理的センサ104は、ヒト患者100の絶対血圧を測定する圧力センサである。生理的センサ104は、心臓120内、又はヒト患者内の多数の血管のいずれか(図示せず)を含む、ヒト患者100内の種々の位置に配置可能である。その上、システム110は、体温、血液中の酸素レベル又は血糖値、血流、呼吸、姿勢のような他のパラメータを測定するために複数の生理的センサ104を含むこともある。あるいは、単一の生理的センサ104が複数のパラメータを測定できる。あるいは更に、生理的センサ104における素子(以下に記載)に類似した1つ以上の生理的センサ素子を、通信装置102内に配置することができる。これらのパラメータの幾つかは、血圧データを分析する時に有用である。他のものは、他の生理的分析において有用である。本明細書に記載された1つの代表的な実施形態は、人体の心臓血管系の分析を提供する血圧データを測定し較正するシステムに関するが、代替的な実施形態は、他の身体機能に関するデータを測定し較正できる。その上、システム110の代表的な実施形態は、通信装置102から離れた生理的センサ104を記載するが、代替的な実施形態におけるシステムは、その内部に統合された1つ以上のセンサ素子を有する通信装置102を含む。かかるシステムは、通信装置102から分離したパッケージ内に取り付けられた生理的センサ104を有しても、有さなくてもよい。
The
外部処理装置106は、ヒト患者100の外部に配置される。1つの代表的な実施形態において、外部処理装置106は手持ち形装置である。あるいは、外部処理装置106はいかなる大きさの携帯用装置であってもよい。あるいは更に、外部処理装置106は、固定装置である。他の実施形態において、外部処理装置106は、システム110内で必要とされるような外部処理装置106の機能を実行するように構成された、ポケットベル、腕時計、携帯電話、又は個人データ補助装置(PDA)のような商用電子装置であってもよい。
The
外部処理装置106は、ヒト患者内で測定された生理的データを受信するために、通信装置102のような埋め込み型医療装置と通信可能である。その上、外部処理装置106は、受信した生理的データを較正するために、数学的計算を実行する。更に、外部処理装置106は、通信装置102から外部処理装置106へのデータ転送を開始するために、及び明らかになる他の目的で、通信装置102のような埋め込み型医療装置に情報を伝達することが可能である。
The
示した実施形態における遠隔データベース108は、システム110の他の部品に対してどこにでも配置することができる。遠隔データベース108は、外部処理装置106から通信リンク116を介して伝達される情報を含む。その上、遠隔データベース108は、外部処理装置106によって使用できる情報を含む。例えば、遠隔データベースは、外部処理装置106がその較正処置において使用する各々の特有の生理的センサのための較正データを有することができる。更に、遠隔データベース108は、いかなるソフトウェアのための情報やコードも、又はいかなる埋め込み医療装置にも利用できる較正の修正、又は他のデータを含むことができる。遠隔データベース108は、ヒト患者100から得られた全ての関連する診断情報だけでなく、他のヒト患者からの情報をも記憶することが可能である。遠隔データベース108は、ヒト患者100から長期にわたり収集されたデータの傾向分析を含む、種々のデータ分析を提供できる。遠隔データベース108は、この情報を得ることが適切でありかつ合法的に許可されており、かつヒト患者に医療を提供するためにその情報を必要とする個人のために、この情報へアクセスする。
The
1つの代表的な実施形態において、通信リンク112は、システム110の種々の埋め込み医療装置の間の通信リンクである。例えば、通信装置102は、通信リンク112を介して通信装置102の外部に配置する生理的センサ104と通信する。通信装置102と生理的センサ104との間で転送される情報の性質は以下で論じる。通信リンク114は、埋め込み医療装置の1つ以上と外部処理装置106との間の通信を可能にする通信リンクである。例えば、通信装置102は、ヒト患者100内で収集された情報を、外部処理装置106にエクスポートするために、通信リンク114を介して外部処理装置106と通信できる。通信リンク114は、外部処理装置106が、通信装置102のような埋め込み医療装置に情報を通信することも可能にする。外部処理装置106や埋め込み医療装置から移される情報の性質は、以下でより詳細に論じる。通信リンク116は、以下で論じるように、外部処理装置106と遠隔データベース108との間で情報交換を可能にするために、通信経路となっている。
In one exemplary embodiment,
図2は、通信装置回路のより関連する形態の幾つかを示す1つの代表的な実施形態による通信装置102のブロック図である。通信装置102は、プロセッサ202と、メモリ204と、通信回路206と、治療回路208とを含む。メモリ204、通信回路206、治療回路208は、回路接続210によって表されるように、プロセッサ202と電気通信する。あるいは上記のように、通信装置102は、生理的センサ104に関連して以下に記載するタイプの1つ以上のセンサ回路(図示せず)を含むことができる。
FIG. 2 is a block diagram of a
プロセッサ202は、マイクロコントローラのような、いずれかの適切な処理装置であるか、又は通信装置102によって実行される通信、メモリ記憶、治療機能を制御するための処理能力を提供するいずれの回路であってもよい。メモリ装置204は、EEPROM又は他のいずれかの適切なメモリ装置である。通信回路206は、例えば近距離場及び/又は遠距離場高周波(RF)通信接続、音響通信接続(例えば、超音波接続)、ブルートゥース、又は他のいずれかの適切な無線通信接続のような、無線接続のために必要な回路を含む。これらの例は、専ら例示目的であることが、認識されるべきである。他のいかなる適切な通信も使用でき、かつそれ故に支援回路が、通信装置102内に含まれる。あるいは、又はその上、通信回路206は、通信装置102と生理的センサ104との間の有線接続用にドライバを含むことができる。
The
1つの代表的な実施形態において、通信装置102は、生理的センサ104と外部処理装置106との間にゲートウェイを用意する。生理的センサ104によって収集されたデータは、通信装置102に通信され、かつ通信装置102内に記憶され、通信装置102は、次にデータを適切な時間に外部処理装置106に通信する。それ故に、通信回路206は、2つ以上のタイプの通信回路を含むことができる。例えば、通信回路206は、通信装置102と外部処理装置106との間に通信リンク114用のRF回路と、通信装置と生理的センサ104との間に通信リンク112用の音響通信接続とを備えている。あるいは、システム110は、複数の通信方法を有する複数の生理的センサ104を含み、それにより通信リンク112が、各々に必要とされる通信方法用の回路を含むことを必要とする。
In one exemplary embodiment, the
治療回路208は、例えば、心臓ペーシング治療、心臓除細動治療、心臓再同期治療、又は適切な通信装置102と関連した他のいずれかの治療を提供するための適切な回路を含む、1つ以上の治療機能を患者に提供する回路を含む。あるいは、上記のように、通信装置102は、治療機能を含まず、かつそれ故にいかなる治療回路も含まない。
The
通信装置102の物理的な実装は、幅広く異なっていてもよい。例えば、プロセッサ202によって表される機能を含む、特定用途向け集積回路(ASIC)のような集積回路は、メモリ装置204を含み、さらに通信回路206や治療回路208を含む他の機能に必要な回路の幾つか又は全部をも含む。更に、通信装置102は、省電力回路、ランダムアクセスメモリ、通信装置の機能に必要な種々の他の回路のような、図2に示さない他の回路をも含むことができる。本明細書での記載は、専ら例示目的であり、限定されることは意図しない。
The physical implementation of the
図3は、1つの代表的な実施形態による生理的センサ104のブロック図である。生理的センサ104は、プロセッサ220と、1つ以上のセンサ素子222と、メモリ224と、通信回路226とを含む。センサ素子222、メモリ224、通信回路226は、回路接続228によって表されるように、プロセッサ220と電気通信する。プロセッサ202のように、プロセッサ220は、いかなる適切な処理装置又は回路であってもよい。
FIG. 3 is a block diagram of the
センサ素子222は、血圧のような所与の生理的現象に曝される感知部品を含み、存在する相対量の現象を特徴付ける電気信号を提供する。センサ素子222は、感知部品からの信号を調整及び/又は増幅するために必要ないずれかの回路を更に含む。例えば、血圧を感知するセンサ素子222は、圧力感知部品と、関連する信号調整回路とを含む。信号調整回路は、感知部品の飽和を防ぎ、圧力感知部品によって提供される信号を増幅し、及び/又はアナログ信号をディジタル信号に変換するために、信号を調整する。センサ素子222の調整された信号は、センサ素子によって測定されることが可能な圧力範囲に対応する値の範囲を有するアナログ又はディジタル出力信号を提供する。センサ素子222は、調整された信号を提供するが、信号は、較正されないことが理解されるべきである。
メモリ装置224は、通信機能を実行するためのあらゆるソフトウェアを含む、いずれかのソフトウェア、ファームウェア、又は生理的センサ104の作動に関する他のコードのための十分なメモリ空間を含む。その上、メモリ素子224は、所与の生理的センサに特有の較正データや、センサ識別情報のようなパラメータを保持できる。上記のように、センサ素子222は、圧力の関数である出力信号を提供する。個々のセンサ素子222は、圧力とそれぞれの出力値との間に類似した関係を有するが、個々のセンサの出力信号の間には、圧力に応じて、多少の大きな変動がある。変動を補償するために、較正データを使用して、各センサの関係を適切な精度で記載する。較正データは、例えば直線性、利得、オフセットに関する因子を含むことができる。かかるデータは、製造検査プロセス中にメモリにロードされる。
1つの代表的な実施形態において、生理的センサ104は、ヒト患者100への埋め込み後、再プログラムされることが可能である。再プログラミングは、再プログラミングオペレーションコード、較正データ、又はセンサ内の他のソフトウェア、ファームウェア、若しくはコードを含むことができる。それ故に、メモリ素子224の少なくとも一部は、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EEPROM)、リプログラマブルフラッシュメモリ、又は他の許容可能なリプログラマブルメモリのようなリプログラマブルメモリを必要とする。
In one exemplary embodiment, the
1つの代表的な実施形態において、通信回路226は、通信装置102又は通信リンク112上の他の生理的センサ104のような他の埋め込み型医療装置との無線通信のために必要な回路を含む。あるいは、通信回路226は、遠隔処理装置106と通信するための回路も含むこともできる。例えば、生理的センサ104が、通信リンク112及び/又は通信リンク114を介して通信する能力を提供するために、通信回路226は、近距離場及び/又は遠距離場高周波(RF)通信リンク、音響(例えば、超音波)通信リンク、ブルートゥース、又は他のいかなる適切な無線リンク接続又はリンクの組み合わせのための回路も含むことができる。あるいは、通信回路226は、生理的センサ104と通信装置102との間の有線接続用にドライバを含むこともできる。
In one exemplary embodiment, the
生理的センサ104の物理的な実装は、幅広く異なっていても良く、プロセッサ220やメモリ装置224によって表される、さらには、通信回路226やセンサ素子222を含む他の機能に必要な回路によって表される、幾つか又は全部の機能を実行するASICのような集積回路を含むが、限定されない。更に、生理的センサ104は、省電力回路、ランダムアクセスメモリ、生理的センサの機能に必要な種々の他の回路のような、図3に示さない他の回路を含むことができる。
The physical implementation of the
図4は、1つの代表的な実施形態による外部処理装置106のブロック図である。外部処理装置106は、プロセッサ230と、周囲空気圧を感知するセンサ素子232と、メモリ234と、通信回路236と、ユーザインタフェース238とを含む。センサ素子232、メモリ234、通信回路236は、回路接続235によって表されるように、プロセッサ230と電気通信する。
FIG. 4 is a block diagram of an
プロセッサ230は、外部処理装置106によって必要とされる機能を実行するための、いかなる適切な処理装置又は回路でもよい。通信回路236は、通信リンク114を介した通信装置102又は生理的センサ104のような埋め込み型医療装置との無線通信を支援するために必要な回路を含む。通信リンク114は、以下の通信技術の1つを利用でき、かつ必要な回路を必要とすることがある。近距離場及び/又は遠距離場高周波(RF)、又は音響通信(例えば、超音波)技術。これらの例は、専ら例示目的である。他のいかなる適切な通信も使用でき、かつかかる場合に、支援回路は、外部処理装置106内に含まれる。
The
センサ素子232は、大気圧を感知する感知部品と、感知部品からの信号を調整及び/又は増幅するために必要ないかなる回路をも含む。センサ素子232は、1つの代表的な実施形態において、外部処理装置106内に配置する。センサ素子232は、リアルタイムで大気圧を読み取るように、回路接続235を介してプロセッサ230に電気結合される。あるいは、外部処理装置106は、一体形センサ素子232を有さなくても良く、むしろリアルタイム大気圧読み取りを受信するように、外部大気圧センサ(図示せず)と通信できるようにしてもよい。
The
メモリ234は、EEPROM、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、又は外部処理装置106の作動に関するいずれかのソフトウェア、ファームウェア又は他のコードの十分なメモリ空間を有する他のいずれかの適切なメモリ装置を含む。その上、メモリ装置224は、特定の生理的センサに特有の較正データやセンサ識別情報のようなパラメータを保持できる。更に、メモリ234は、埋め込み医療装置から伝達された情報や、必要であれば埋め込み医療装置の再プログラミングデータのような情報を記憶するための十分な大きさを有する。
外部処理装置106は、一実施形態において、ユーザインタフェース238も含むことができる。ユーザインタフェース238は、ヒト患者、医療従事者、その他に情報を表示する表示画面を含む。その上、外部処理装置106は、キーボード、キーパッド、入力スイッチ、又は外部処理装置106に情報を入力するための他の適切な装置を含むこともできる。
外部処理装置106は、外部処理装置106と遠隔データベース108との間で情報を交換するために、通信リンク116上で遠隔データベース108と通信することが可能である。外部処理装置106と遠隔データベース108との間の通信リンク116は、モデム、インターネットを利用したリンク、近距離場及び/又は遠距離場RF通信接続、ブルートゥース、又は他のいずれかの同様のデータ通信フォーマットを利用して、外部処理装置106と遠隔データベース108との間の直接遠隔通信リンクを含むことができる。外部処理装置106と遠隔データベース108との間で交換される情報の性質は、以下で論じる。
The
図5は、1つの代表的な実施形態による、センサデータ収集事象300の機能流れ図を示す。データ収集事象300は、生理的センサ104によってセンサデータを収集することと、ヒト患者100内でその情報を記憶することとを含む。下記のプロセスは、単一のパラメータを読み取る単一の生理的センサ104に関するが、上記のように、何人かのヒト患者は、複数の生理的センサを有することが認識されるであろう。更にヒト患者100内の1つ以上の生理的センサ104は、1つを超えるパラメータを測定できる。かかる場合において、センサデータ収集事象300は、単一のセンサが複数のセンサにデータを提供する幾つかの場合を含み、複数のパラメータの各々からデータを収集するために実行することができる。更に、ヒト患者100が、複数の埋め込み生理的センサ104を有する時、複数の生理的センサの各々は、データを同時に収集できることが認識されるべきである。
FIG. 5 shows a functional flow diagram of a sensor
ステップ302は、生理的センサデータ収集事象300を開始する。一実施形態において、生理的センサ104は、センサデータを積極的に読み取らない時、低減した機能又は「スリープ」モードで機能する。スリープモードは、生理的センサ104が、その回路の電力消費を減少させ、かつそれ故に電池の寿命を改良することを可能にする。定期的に、通信装置102は、生理的センサをスリープモードから目覚めさせて、センサ読み取りを行うために、通信リンク114を介して生理的センサ104との通信を開始する。あるいは、又はその上、かつ上記のように、通信装置102は、センサ装置を含むこともできる。それ故に、通信装置102は、ヒト患者100内に埋め込むことができる、いずれかの生理的センサ104との通信リンク114を介した通信と共に、それ自体のデータ収集を定期的に開始できる。
Step 302 initiates a physiological sensor
定期的データ収集事象の頻度は、通信装置102に予め設定、又は事前にプログラムされる。例えば、通信装置102は、センサデータ収集事象300を、1日あたり4、6、又は8回開始するようにプログラムできるが、頻度は、本発明の範囲を逸脱することなく変更できる。更に、頻度は、通信装置102がヒト患者内に埋め込まれた後に、それを再プログラムすることによって変えることができる。あるいは、又はその上、通信装置102は、外部ソースから受信した通信要求に応答して、センサデータ収集事象300を開始できる。例えば、外部処理装置106は、センサデータ収集事象300を開始するという通信装置102への要求を開始する。更にもう1つの実施形態において、外部処理装置106は、直接的に生理的センサ104によってセンサデータ収集事象300を開始する。例えば、ヒト患者100又は医療提供者は、データ収集信号を開始させるために外部処理装置106を操作できる。更にもう1つの実施形態において、生理的センサ104は、生理的センサ自体の中で発生した定期的信号に応答して、センサデータ収集事象300を定期的に開始する。
The frequency of the periodic data collection event is preset in the
生理的センサ104が、センサデータ収集事象300を開始するために、通信装置102のようなもう1つの装置から通信を受信する時、生理的センサは、それが、センサデータを受信するために適切に初期化された装置から信号を受信したことを確認する。例えば、通信装置102は、確認を提供するための、生理的センサ104への元の伝達に、特有のセンサ識別を含むことができる。あるいは、生理的センサ104は、通信装置102からのセンサ識別情報を要求でき、その時点で通信装置102は、センサ識別情報を提供する。1つの代表的な実施形態において、センサ識別情報は、データ機密保護のために、暗号化される。生理的センサ104は、それが受信したセンサデータへの要求が、データ収集事象300を実行するように生理的センサに促すことが意図されたと判断しないならば、生理的センサは、センサデータ収集事象を実行しない。あるいは更に、生理的センサ104は、確認を必要とせずに、通信装置102のような装置からの要求に応答する。
When the
上記のように、一人のヒト患者が、人体内に配置する複数の生理的センサ104を有してもよいことは認識されるべきである。単一の通信装置102は、センサデータ収集事象300を開始するために、複数の生理的センサ104への通信を送信できる。あるいは、ヒト患者は、1つ以上の生理的センサ104によってセンサデータ収集事象300を開始できる複数の埋め込み通信装置102も有し得る。
As mentioned above, it should be appreciated that a single human patient may have multiple
データ収集要求が適切であることを、一旦生理的センサ104が確定するか、又はスリープモードから「目覚めた」なら、生理的センサは、生理的パラメータを測定するステップ304を実行する。1つの代表的な実施形態において、生理的センサ104は、所与の期間にわたって、例えば10〜15秒間、関連した生理的パラメータの1つ以上の読み取りを行う。あるいは、生理的センサ104は、いかなる時間の長さでも生理的データを測定でき、かつその時間の長さにわたって、いかなる数の読み取りも行うことができる。一旦、未較正生理的データが、センサ素子222によって収集されると、それはメモリ224内に記憶される。生理的センサ104は、センサ素子222によって測定された単一のデータ点、所与の時間間隔にわたって取られた幾つかのデータ点の平均、及び/又は所与の時間量にわたってセンサによって測定された複数のデータ点を記憶できる。
Once the
生理的パラメータが測定された時、ステップ306が、未較正生理的データを転送するために実行される。1つの代表的な実施形態において、生理的データは、生理的センサ104から通信装置102に転送され、かつメモリ204内に記憶される。転送されたデータは、データを、それが実際に測定された時間と相関させるために、メモリ204内にタイムスタンプが与えられる。あるいは、転送されたデータは、データが生理的センサ104内に収集された時に提供されるタイムスタンプを有する。あるいは更に、タイムスタンプは、生理的センサ104又は通信装置102によって提供されない。
When the physiological parameter is measured,
1つの代表的な実施形態において、生理的データは、生理的センサ104と通信装置102との間で通信リンク112を介して通信され、かつデータは、次に通信装置のメモリ204内に記憶される。一旦データ収集事象300が完了すると、生理的センサ104はスリープモードに戻る。あるいは、又はその上、通信装置102がセンサを含み、かつ生理的データは通信装置内で内部的に転送され、かつメモリ204に記憶される。
In one exemplary embodiment, physiological data is communicated between
図6は、1つの代表的な実施形態による生理的データを収集し、転送し、分析するプロセスの分析320の機能の流れ図を示す。ステップ322は、外部処理装置106へのヒト患者100内の埋め込み医療装置から収集された生理的データのデータ転送を開始するステップである。1つの代表的な実施形態において、ステップ322は、外部処理装置106や通信装置102のような埋め込み医療装置との間の通信リンク114を介して送信された通信の形状でのデータ転送要求を含む。1つの代表的な実施形態において、通信装置102は、外部処理装置106にデータ転送要求を送信することによってステップ322のデータ転送要求を開始するように指定される。あるいは、外部処理装置106は、そのように指定できる。自動化データ転送要求は、1時間、1日、1週間あたり1回、又は他のいずれかの定期的時間枠で1回のように、定期的に送信することができる。あるいは更に、いつでも、データ転送を要求するために外部処理装置106を操作できる。
FIG. 6 shows a functional flow diagram of the
一旦データ転送要求通信が、例えば通信装置102によって送信されると、通信装置は通信を確立するために、外部処理装置106からの応答を待つ。外部処理装置106は、例えばヒト患者100が、外部処理装置106の通信範囲外にいるならば、応答しない。外部処理装置106が、通信装置102と通信しないならば、失敗した試みの直後、又は次の指定された時間に、その後の試みを行う。通信装置102が、ステップ322を開始する装置として指定され、かつ外部処理装置106が、所与の期間に生理的データ転送要求を受信しなかったならば、外部処理装置106は、データ転送を開始するために、通信装置との通信を確立しようと、定期的に試みる。外部処理装置106が、ステップ322を開始する装置として指定され、かつ通信装置102が、所与の期間に要求を受信しなかったならば、通信装置は同様に、転送を開始しようと、定期的に試みる。
Once the data transfer request communication is transmitted, for example, by the
一旦通信が、外部処理装置106と通信装置102との間で確立されると、通信装置は、外部処理装置106が、通信装置102からデータを受信する許可を有するかどうか判断せねばならない。ヒト患者内に配置する特有の通信装置102及び/又は生理的センサ104を識別する情報を、初期メッセージの一部として、通信装置102が要求するか、又は外部処理装置106が提供する。外部処理装置106が適切な情報を提供するならば、データ転送を開始するステップ322は、成功裡に完了する。
Once communication is established between the
複数の外部処理装置106は、所与のヒト患者に対して、適切なセンサ識別情報又は通信装置識別情報を有することが理解されるべきである。したがって、複数の外部処理装置106が、そのヒト患者の範囲内にあっても良く、かつステップ322を同時に成功裡に完了することが可能である。一実施形態において、ステップ322を成功裡に完了した各外部処理装置106は、通信装置102から情報を受信する後続のステップ324に同時に移ることができ、かつ通信装置は、全部の許可された外部処理装置106に効果的に送信できる。
It should be understood that multiple
あるいは、複数の外部処理装置106が所与の優先状態を有し、かつ通信装置102が最優先の外部処理装置106と通信を確立するようにすることも可能である。例えば、医療センタ内に配置される固定外部処理装置は、手持ち形外部処理装置よりも高い優先を有する。かかる状況において、通信装置は、最優先を有する外部処理装置106のみと通信する。通信装置102からの通信を、最優先外部処理装置106のみに制限するために、種々の通信プロトコルを使用することができる。
Alternatively, a plurality of
ヒト患者100から外部処理装置106へ生理的データを転送するステップ324は、通信装置102から外部処理装置106への生理的データの転送を含む。一実施形態において、通信装置102は、生理的センサ104のようなセンサから以前に収集されたデータと、タイムスタンプ情報とを提供する。あるいは、一旦データ転送を開始するステップ322が成功裡に完了すると、通信装置102は、データ収集事象300を開始する。その場合に、データを転送するステップ324は、タイムスタンプ情報を転送することを必要としない。
Step 324 of transferring physiological data from the
その上、生理的データを転送するステップ324は、生理的センサ104に特有の較正データを転送することを含むことができる。あるいは、較正データは、外部処理装置106内に予めロードされ、かつそれ故にその情報が通信装置102から外部処理装置106に伝達される必要がない。あるいは更に、通信装置102は、較正データのいずれのバージョンが生理的センサ104に記憶されているかを示すために、較正バージョン識別子を伝達できる。生理的センサ104内の較正バージョン識別子が、外部処理装置106内の較正バージョン識別子のそれと一致する時、各伝達によって較正データをダウンロードする必要性はない。しかしながら、通信装置102又は外部処理装置106が、問題の特定の生理的センサ104のための新しいバージョンの較正データを有するならば、新しい較正バージョンを有する装置は、他の装置が、最新の情報によってそのメモリを再プログラムできるように、その情報を他の装置に送信する。
Moreover, transferring the
ヒト患者から外部処理装置106に生理的データを転送するステップ324は、単一のセンサデータ収集事象300中に収集され記憶されたデータを、それが単一の生理的センサ104からの単一のデータ点、又は複数のデータ点であれ、転送することを含む。あるいは、生理的データを転送するステップ324は、複数の以前に行われたデータ収集事象300からのデータを転送することを含むこともできる。生理的データを転送するステップ324は、1つ以上の通信装置102装置を介して複数の生理的センサ104からのデータの転送を含むことができることが認識されるべきである。
The
各転送は、外部処理装置106が、データの転送元となるべき各センサを識別することを必要とする。転送された全情報が外部処理装置106のメモリ234内に記憶される。1つの代表的な実施形態において、外部処理装置106は、データがヒト患者から転送される時、転送されたデータがタイムスタンプを含まないならば、例えば、ステップ300が、上記のようにステップ322の成功した完了に応答して実行されるならば、データにタイムスタンプを提供する。その上、外部処理装置106は、外部処理装置106内に配置するセンサから大気圧を読み取るか、あるいは外部に配置するセンサから大気圧を受信する。大気圧情報は、以前に収集されたならばタイムスタンプと共に、又はデータ収集事象300と同時に収集されたならば収集データと共に外部処理装置106のメモリ234内に記憶される。
Each transfer requires the
複数の外部処理装置106が、単一の通信装置102又は単一の患者内の複数の通信装置と通信し、ヒト患者100内の1つ以上の生理的センサ104によって測定される生理的データを受信するために、適切に初期化できるように、単一の外部処理装置106は、複数のヒト患者内に配置する複数の異なる通信装置102と通信するために、適切に初期化できることが認識されるべきである。外部処理装置106内に収集された各ヒト患者と関連するデータは、一方のヒト患者からのデータを、他方から収集したデータから区別されたままに保つように、メモリ234に記憶される。
A plurality of
一旦データが、ヒト患者から外部処理装置106に転送されると、外部処理装置106は、生理的データを較正するステップ326を実行する。生理的データを較正するステップ326は、未加工データをより正確な血圧データに変換することを含み、それは幾つかの異なるプロセスを含む。較正プロセス内の1つのステップは、個々のセンサ誤差の影響を計算することを含む。(生理的センサ104及び/又は通信装置102内で)ヒト患者内に、及び外部処理装置106内に記憶された較正データは、所与のセンサの直線性、利得、オフセットにおける公知の変動を明らかにするためにデータを較正する。較正プロセス内のもう1つのステップは、ヒト患者100内で行われた読み取りから大気圧を減じることである。大気圧読み取りは、外部処理装置106内のセンサ232、又はそのデータを外部計算装置106に転送させるもう1つの大気センサによってリアルタイムで行われる。
Once the data is transferred from the human patient to the
その上、複数の位置で取られた姿勢、体温データ、圧力データを含む、他の生理的データが、ヒト患者から転送され、それは血圧データを較正するために使用できる。なおも更に、ステップ326は、血圧データに対する呼吸の影響を補償するための技術を含むことができる。これらは、正確かつ精密な血圧データを提供するために使用できるデータのタイプの例である。力、計算上の限定、又は通信装置102のような埋め込み型医療装置に固有な他の制約によって拘束されない外部処理装置106は、血圧のような生理的現象をより正確に計算できる。一実施形態において、外部処理装置106は、記憶された生理的データと実際の生理的現象との間の関係を記載するために、三次多項式を使用して計算を実行する。
Moreover, other physiological data is transferred from the human patient, including posture, body temperature data, pressure data taken at multiple positions, which can be used to calibrate blood pressure data. Still further, step 326 may include techniques for compensating for respiration effects on blood pressure data. These are examples of types of data that can be used to provide accurate and precise blood pressure data. An
上記プロセスは、血圧データの分析を記載するために使用されるが、いかなる数の人体の生理的パラメータも同様に分析できる。例えば、同様な装置とプロセスが、血液酸素レベル又は血糖値、血流、体内の化学物質の存在を分析するために使用される。 The above process is used to describe the analysis of blood pressure data, but any number of human body physiological parameters can be analyzed as well. For example, similar devices and processes are used to analyze blood oxygen levels or blood glucose levels, blood flow, and the presence of chemicals in the body.
データ計算の結果は、外部処理装置106によって検討するために表示できる。上記のように、外部処理装置106は、ヒト患者、医療従事者、その他に情報を表示する表示画面を含むユーザインタフェース238を有する。その上、外部処理装置106は、例えば装置が、ある種の情報をそのディスプレイに表示することを要求するために、キーボード、入力スイッチ、又は外部処理装置106に情報を入力するための他の適切な装置をも含む。
The result of the data calculation can be displayed for review by the
一旦生理的データを較正するステップ326が完了すると、較正データを通信リンク116を介して遠隔データベース108に転送するステップ328が実行される。遠隔データベース108に転送されたデータは、ヒト患者100から以前に収集された他のいかなる情報とともに記憶できる。結果として、データ分析のステップ330は、データが受信されると実行される。分析は、例えば、以前に知られていた、又は知られていない慢性的状態、潜在的な健康上の懸念に関する情報、又は他のいずれかの関連する情報を提供できる傾向分析である。更に、一旦情報が、遠隔データベース内に記憶されると、適切な許可を有する者は、全ての関連する健康情報にアクセスできる。一実施形態において、外部処理装置106は、遠隔データベース108から健康データにアクセスするために使用できる。
Once
ヒト患者からの情報転送を開始することに加えて、外部処理装置106は、他の機能を実行するために、通信装置102のような埋め込み医療装置と相互作用することができる。例えば、外部処理装置106は、通信装置102内で再プログラミングプロセスを開始する。通信装置102内のソフトウェアコードのいずれも、一実施形態において、再プログラムできる。このことは、必要であればヒト患者内に配置する他のセンサの、センサ識別情報を再プログラムすること、機能的特徴を加えること、又は現在の特徴を修正することを含む。通信リンク114を介して通信することによって、外部処理装置106は、初期化を完了するために、関連する情報を開始し、かつ提供することが可能である。
In addition to initiating information transfer from the human patient, the
更に、外部処理装置106は、例えば、較正データを調整すること、又は他の何らかのプログラミングタスクのような再プログラミングタスクを提供するために生理的センサ104と直接通信する能力を有することもできる。あるいは、外部処理装置106は、通信装置102と通信することが可能であっても良く、かつ通信リンク114を介して生理的センサ104と通信装置が通信するように指図し、かつ生理的センサ104を再プログラムする目的でゲートウェイとして通信装置を使用する。
Furthermore, the
本発明は、多数の利点を提供する。外部処理装置106内の較正データは、埋め込み医療装置によって使用される電力を減少させる。その上、外部処理装置106内で利用できる計算能力は、埋め込み医療装置において見出されるよりも精密な較正を可能にする。更に、ヒト患者内に配置する種々の異なるセンサを使用することによって、本発明は、より意味のあるデータを提供できる。例えば、姿勢と体温は、血圧読み取りに影響を与えるので、それらの生理的パラメータを感知し、かつそれらの読み取りの精密な較正を提供するためのセンサからの情報は、医療専門家が利用できるデータを更に改良する。
The present invention provides a number of advantages. Calibration data in the
その上、外部処理装置106は、データの収集と較正を自動的に開始し、それにより、人的介入なしで継続的な定期的データ収集を可能にすることによって、データ収集プロセスを改良することができる。
Moreover, the
種々の修正及び追加は、本発明の範囲から逸脱することなく、論じられた代表的な実施形態に行うことができる。例えば、上記実施形態は、特定の特徴に言及するが、本発明の範囲は、特徴の異なる組み合わせを有する実施形態、及び記載された特徴全部を含まない実施形態も含む。従って、本発明の範囲は、請求項及びその全ての均等物の範囲内にあるような、全てのかかる代替案、修正、及び応用例を包含することが意図される。 Various modifications and additions can be made to the exemplary embodiments discussed without departing from the scope of the present invention. For example, although the above embodiments refer to specific features, the scope of the invention includes embodiments having different combinations of features and embodiments that do not include all of the described features. Accordingly, the scope of the invention is intended to embrace all such alternatives, modifications and applications as fall within the scope of the claims and all equivalents thereof.
Claims (15)
圧力データを測定するために前記人体内の第1の位置に埋め込まれるように構成された第1センサ104と、
前記人体内に埋め込まれるように構成され、かつ前記第1センサ104から前記圧力データを未較正形状で受信するために、前記第1センサ104と無線通信する通信装置102と、
気圧センサを有し、かつ前記未較正圧力データを受信するために前記通信装置102と無線通信可能な外部処理装置106であって、前記未較正圧力データを較正し、かつ気圧データと較正圧力データに基づき相対圧力データをリアルタイムで発生させるために、リアルタイム気圧データを使用するように構成された、外部処理装置106と
を含むシステム。 A system 110 for analyzing cardiovascular pressure data in a human body, comprising:
A first sensor 104 configured to be implanted at a first location in the human body to measure pressure data;
A communication device 102 configured to be implanted in the human body and in wireless communication with the first sensor 104 to receive the pressure data in an uncalibrated shape from the first sensor 104;
An external processing device 106 having a barometric sensor and capable of wireless communication with the communication device 102 to receive the uncalibrated pressure data, calibrates the uncalibrated pressure data, and pressure data and calibrated pressure data And an external processor 106 configured to use real-time barometric data to generate relative pressure data in real time based on
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